四川省攀枝花市米易中学高中物理选修3-1教案：《27 闭合电路的欧

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2、考点一 闭合电路欧姆定律

1．内容:闭合电路的电流跟电源的 成正比，跟闭合电路的 成反比.

2．表达式: 。

3．适用条件： 。

例1．如图18—13所示，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V，R3= 4Ω，若某一电阻发生断路，则两电表的读数分别变为0.8A和3.2V.

（1）是哪个电阻发生断路？

（2）电池的电动势和内电阻分别为多大？

[解析] （1）假设R1发生断路，那么电流表读数应变为零而不应该为0.8A；假设R3发生断路，那么电压表读数应变为零而不应该为3.2V。所以，发生断路的是R2。

（2）R2断路前，R2与

2

×R2

3.2=0.8R1

由此即可解得 R1= 4E

(R2 R3) r

R1 R2 R3

E

=0.8 R1 r

[规律总结] 从而得出故障的种类和位置。一般的故障有两种：断路或局部短路。

考点二 闭合电路的动态分析

1、 总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律：

当R增大时，I变小，又据U=E-Ir知，U变大.当R增大到∞时，

I=0，U=E（断路）.

当R减小时，I变大，又据U=E-Ir知，U变小.当R减小到零时，

I=E r ，U=0（短路）

2、 所谓动态就是电路中某些元件（如滑动变阻器的阻值）的变化，会引起整个电路中各

部分相关电学物理量的变化。解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理想化法和特殊值法等等。

3、 基本思路是“部分→整体→部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电

路特点判断整个电路的总电阻，干路电流和路端电压的变化情况，然后再深入到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况。

例2．在如图所示的电路中，R1、R2、R3、R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触头向a端移动时，判定正确的是（ ） A．I变大，U变小． B．I变大，U变大． C．I变小，U变大． D．I变小，U变小．

[解析] 当R5向a端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小，根据闭合电路的欧姆定律I

内

E

知道，回路的总电流I变大，内电压U内=Ir变大，外电压U外=E-UR r

变小，所以电压表的读数变小，外电阻R1及R4两端的电压U=I（R1+R4）变大，R5两端的电

压，即R2、R3两端的电压为U’=U外-U变小，通过电流表的电流大小为U’/(R2+R3)变小，答案：D

[规律总结] 在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：

（1）.凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.

（2）.凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.

所谓串、并关系是指：该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式 用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点.简单记为：并同串反

考点三 闭合电路的功率

1、电源的总功率:就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率 P 总 =EI.

2、电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路，电源的输出功率.

2 2 2

P 出 =I R=[E/（R+r）] R ，当R=r时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pmax=E/

4r

2

3、电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I r

4、电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比，即 η=P 出 /P总 =IU /IE =U /E .

5、电源输出功率和效率的讨论：

电源的输出功率为P出＝IR＝

2

2

(r R)2

R＝

2R

(R r)2 4Rr

＝

2

(R r)2/R 4r

当R=r时，

2 2

P出有最大值即Pm==，P出与外电阻R的这种函数关系可用图(1)的图像定性地表示，由

4r4r

图像还可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的 外电阻R1和R2，由图像还可知，当R＜r时，若R增加，则P出增大；当R＞r时，若R增大，则P出减小，值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势ε和内阻r不变的情况下适用，例如图(2)电路中ε＝3v，r=0.5Ω，Ro=1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω，在R＝?时，R消耗的功率才最大，这种情

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况可以把Ro归入内电阻，即当R＝r+Ro＝2Ω 时，R消耗功率最大，为Pm===W；

4R4 28

于是在求R＝?时，Ro消耗的功率才最大，有同学又套用了上述 的方法，把R归为内阻，调节R内阻R+r＝Ro，这样套用是错误的。此时应该用另一种思考 方法求解：因为Ro是定值电阻，

2

由P＝IRo知，只要电流最大，P就最大，所以当把R调到零时，Ro上有最大功率，P′

2

3227

·R×1.5=W，由上述分析可知，在研究电阻上消耗的最大功率m=o=22

(r R0)(0.5 1.5)8

时，应注意区分“可变与定值”这两种情况，两种情况中求解的思路和方法是不相同的。

2

I2RR电源的效率η＝2＝＝

I(R r)R r

1r1 R

，所以当R增大时，效率η提高，当R＝r，电

源有 最大输出功率时，效率仅为50%，效率并不高。

[例3] 已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。

[解析] ①R2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；

① R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大

为2W；③把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，所以，当R2=6Ω时，R2上消耗的功率最大为1.5W。 [规律总结] 注意R1上消耗的最大功率与R2上消耗的最大功率的条件是不同的。

[例4 ] 如图示的U-I图，其中A是路端电压随电流的变化规律，B是某一电阻的伏安特性曲线，

用该电源与该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是（ ），电源的效率是（ ） [解析] 由图中A知：E=3V，r=0.5Ω 由图中B知：R=1Ω 电源的输出功率是P出 (

E2

)R 4W R r

因为是纯电阻电路，电源的效率是：

PI2RR出

2 67%

P总I(R r)R r

[规律总结] 电路端电压随电流变化的特性图，以下几个特点必须记住： （1）．线与U轴的交点就是电源的电动势 （2）．曲线与I轴的交点就是电源短路电流 （3）．曲线的斜率大小是电源内电阻的大小

（4）．曲线上某一点坐标之积是输出功率，如左图中OUIB所围面积；而图中ECIO则是该电流下电源的总功率.

考点4 含容电路的分析与计算

1、电容器的电量：Q=CU

2、在直流电路中，电容器对电流起到阻止作用，相当于断路.同时电容器又可被充电，电荷量的大小取决于电容和它两端对应的电路的电压.

容器的电容C1=4μF，C2=1μF，求： （1）若电路稳定后，C1、C2的带电量？

（2）S断开以后通过R2的电量及R2中电流的方向？

[解析]：（1）电路稳定后，R1、R2是串联，R3上没 …… 此处隐藏：2660字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……